Reações Inorgânicas - Estequiometria

1) Em um processo laboratorial, uma amostra de ácido tereftálico foi reagida com uma solução de soda cáustica, gerando um sal de ácido carboxílico (sal orgânico) útil na síntese de certos tensoativos capazes de interagir intermolecularmente com substâncias apolares e polares ao mesmo tempo. Considere que a amostra citada tenha 36g de ácido tereftálico, reagidos com 8g de soda cáustica com rendimento global de 70%. Supondo que no laboratório contenha uma outra solução padrão na presença de hidróxido de magnésio 0,06 mol/L, o volume de solução dessa base necessária para neutralizar o percentual de ácido tereftálico não consumido na reação com a soda cáustica é de:

(a) 1.380 ml
(b) 1.100 ml
(c) 960 ml
(d) 840 ml

Tem o gabarito? Nas minhas contas, a resposta não está entre as opções fornecidas.

A reação de neutralização ácido-base.
\[\ce{C6H4(COOH)2 + 2NaOH -> C6H4(COONa)2 + 2H2O}\]
As massas molares.
\[M_{\ce{C6H4(COOH)2}}=166~\text{g/mol}\]
\[M_{\ce{NaOH}}=40~\text{g/mol}\]
As quantidades das substâncias (em mol).
\[n_{\ce{C6H4(COOH)2}}=\frac{36}{166}\simeq0,\!217~\text{mol}\]
\[n_{\ce{NaOH}}=\frac{8}{40}=0,\!2~\text{mol}\]
Há reagente em excesso?

Segundo a equação, os reagentes estão na proporção 1:2, ou seja, um mol de ácido para dois de base. Dessa forma, o ácido está em excesso, pois, na melhor hipótese, o \(0,\!2~\text{mol}\) da base neutralizaria somente \(0,\!1~\text{mol}\) do ácido.

Quanto restou de ácido?

Supondo o consumo total do \(0,\!2\) mol de \(\ce{NaOH}\), seria consumido \(0,\!1\) mol de ácido. Porém, o rendimento da reação é de \(70\%\).
\[s=0,\!217-0,\!7\cdot0,\!1=0,\!217-0,\!07=0,\!147~\text{mol}\]
A neutralização do ácido residual pela adição de hidróxido de magnésio.
\[\ce{C6H4(COOH)2 + Mg(OH)2 -> C6H4(COO)2Mg + 2H2O}\]
O ácido e a base reagem na proporção 1:1.

Um litro da solução de hidróxido de magnésio contém \(0,\!06\) mol de \(\ce{Mg(OH)2}\). O volume de solução necessário para neutralizar \(0,\!147~\text{mol}\) de ácido (e aqui, dada a proporção de 1:1, a quantidade de ácido é igual à de base) é:
\[V_{\ce{Mg(OH)2}}=\frac{0,\!147}{0,\!06}\]
\[\color{red}V_{\ce{Mg(OH)2}}=2,\!45~\text{L}\]

matheus_feb escreveu:1) Em um processo laboratorial, uma amostra de ácido tereftálico foi reagida com uma solução de soda cáustica, gerando um sal de ácido carboxílico (sal orgânico) útil na síntese de certos tensoativos capazes de interagir intermolecularmente com substâncias apolares e polares ao mesmo tempo. Considere que a amostra citada tenha 36g de ácido tereftálico, reagidos com 8g de soda cáustica com rendimento global de 70%. Supondo que no laboratório contenha uma outra solução padrão na presença de hidróxido de magnésio 0,06 mol/L, o volume de solução dessa base necessária para neutralizar o percentual de ácido tereftálico não consumido na reação com a soda cáustica é de:

(a) 1.380 ml
(b) 1.100 ml
(c) 960 ml
(d) 840 ml

Tive que aproximar muito os valores, e acabou dando uma diferença considerável. Mas fazendo na calculadora deu muito próximo. Letra A)

Duas coisas.

1) Veja o cálculo do seu \([X]\). Não seria \([X]=\dfrac{0,\!7\cdot8\cdot166}{80}=11,\!62\)?

2) Eu não faria as contas com as massas porque os números são menos claros se comparados com a quantidade de substância em mol. Isso, porém, é questão de escolha.

tachyon escreveu:Duas coisas.

1) Veja o cálculo do seu \([X]\). Não seria \([X]=\dfrac{0,\!7\cdot8\cdot166}{80}=11,\!62\)?

2) Eu não faria as contas com as massas porque os números são menos claros se comparados com a quantidade de substância em mol. Isso, porém, é questão de escolha.

Olá!
Só para contextualizar, o X e o Y são os valores máximos de consumo para cada reagente (mas creio que você deve ter entendido).

O fato de eu ter colocado 0,7 dividindo (ao invés de multiplicar) é porquê o rendimento tem, em suma, relação com a quantidade final de um produto a ser obtido via reação. Portanto, vejamos que não é o reagente que sofre com o rendimento, e sim o que será obtido, e que nem sempre 100% desse reagente vai virar 100% produto.

Essa minha análise foi feita a partir da minha resolução de outras questões com pegadas parecidas. Notei que na verdade essa questão de multiplicar rendimento e/ou pureza não é sempre única, pois depende do comando da questão sob o reagente ou produto. Em alguns casos essa porcentagem pode passar multiplicando (como você fez) ou dividindo (como eu fiz), dependendo se o pedido for em cima do reagente ou produto. Para eu tentar ser mais claro, olhe a minha resolução dessa questão:

1. 135,0
   
2. 113,0
   
3. 81,0
   
4. 49,0
   
   
   Minha resolução (e está correta como consta o gabarito):
     
       ZnO  =  Zn
    81,4g --  1 mol
   (0,6). x    1 mol
   
       x = 135g
   
   
   Ao que parece, quando a pergunta é feita no reagente, essas porcentagens passam dividindo. Mas quando a pergunta é no produto, aí essas porcentagens passam multiplicando, e eu percebi que isso sempre funciona, não importa o tipo de questão, é um padrão. Curioso, né?
   
   Mas eu posso estar errado! Eu só queria entender porque essa minha análise é correta (se estiver, é claro) e qual a justificativa para isso.
   
   
   

Bem percebido.

Quando você sabe a quantidade de reagentes e o rendimento, multiplica-se. Afinal, a quantidade do produto deve ser menor que o máximo teórico.

Por outro lado, quando sabemos a quantidade do produto e o rendimento, divide-se, já que a quantidade do produto deve ser menor que a de reagentes.

Neste exercício, sabemos quanto temos de reagentes. Logo, o máximo teórico está ligado ao consumo total do \(\ce{NaOH}\), e o consumo efetivo é o rendimento vezes a quantidade desse reagente.

Nessa perspectiva, o rendimento global de \(70\%\) decorre então do consumo de \(70\%\) do \(\ce{NaOH}\).

Avise quando tiver o resultado oficial, amigo!

 

tachyon escreveu:Bem percebido.

Quando você sabe a quantidade de reagentes e o rendimento, multiplica-se. Afinal, a quantidade do produto deve ser menor que o máximo teórico.

Por outro lado, quando sabemos a quantidade do produto e o rendimento, divide-se, já que a quantidade do produto deve ser menor que a de reagentes.

Neste exercício, sabemos quanto temos de reagentes. Logo, o máximo teórico está ligado ao consumo total do \(\ce{NaOH}\), e o consumo efetivo é o rendimento vezes a quantidade desse reagente.

Nessa perspectiva, o rendimento global de \(70\%\) decorre então do consumo de \(70\%\) do \(\ce{NaOH}\).

Avise quando tiver o resultado oficial, amigo!

 

Exato! Você falou exatamente o que eu quis dizer, mas não encontrei as palavras certas, haha!
Vendo agora, acho que realmente me equivoquei e seu resultado deve ser o correto. Essa questão foi elaborada pelo meu professor, e entrarei em contato com ele logo pela manhã. Assim poderei compartilhar a resposta correta.